tratamiento químico de las aguas de calderas

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Programa Vespertino de Prosecución de Estudios
Ingeniería de Ejecución en Mecánica
INGENIERIA DE EJECUCION MECANICA
PROGRAMA DE PROSECUCION DE
ESTUDIOS VESPERTINO
ASIGNATURA CONTAMINACION AMBIENTAL Y
DESARROLLO SUSTENTABLE
NIVEL 06
EXPERIENCIA E963
“TRATAMIENTO QUÍMICO PARA AGUAS DE
CALDERAS”
HORARIO: MARTES DE 19.00 A 21.30 HRS.
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TRATAMIENTO QUÍMICO DE LAS AGUAS DE CALDERAS
Introducción:
La calidad de las aguas de alimentación de una caldera repercuten directamente en el rendimiento
de la fuente, es decir, en el rendimiento de combustión (c ) y en el rendimiento en la generación de
vapor (v ) y además, sobre la vida útil de muchos elementos que forman parte del equipo de la
caldera. Por ejemplo:



La acumulación de lodos en los tubos, dificulta la transferencia de calor, resultando un
sobrecalentamiento de los mismos
La corrosión de los tubos es el resultado de la mala regulación del pH de las aguas y además, del
exceso de oxígeno disuelto en las aguas de la caldera, principalmente cuando la bomba de
retorno de agua no ha sido “bien purgada”, generando la presencia de bolsones de aire.
La presencia de sales en suspensión, es decir, sales que no han encontrado la condición química
para flocularse y decantar, o bien, para depositarse como durezas. Estas sales, junto a la
presencia de sustancias orgánicas(grasas y aceites) conllevan a la formación de espumas.
Todo lo anterior se soluciona al agregarle, al agua de alimentación de la caldera, las cantidades
adecuadas de productos químicos necesarios para abatir la formación de lodos, ajustar el pH, flocular
los sólidos en suspensión y, ser posteriormente eliminados a través de las “purgas”.
La cantidad total de sólidos disueltos, la alcalinidad total, los sólidos en suspensión, no deben
exceder de un cierto valor determinado experimentalmente, el que es función directa de la presión a
la cuál se trabaje la fuente, como lo demuestra la siguiente proyección:
Presión
Kg/cm2
0 - 20
20 - 30
30 - 40
 140
Presión
psi
Sólidos totales
(ppm)
0 - 285
285 - 427
427 - 569
2000
3500
3000
2500
500
Alcalinidad
total
(ppm)
700
600
500
100
Sólidos
en
suspensión
(ppm)
300
250
150
5
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CORROSIÓN
La causa puede ser por pH inadecuado, o por oxígeno libre en el agua de la caldera.
Para evitar la corrosión por oxígeno libre se debería emplear un desgasificador externo, capaz de
entregar un agua con un nivel de oxígeno menor a 0,5 (cc / Litro de agua). También se puede
emplear sulfito de sodio Na2SO3, que se podría agregar al estanque donde se encuentra bomba de
recirculación. Y, para mantener el pH entre 10,5 y 11 se debería agregar, en forma continua, NaOH
( soda caústica).
Nota: Tratar de no agregar fosfato trisódico Na3PO4, que sirve como desgasificador, ya que este
compuesto tiene una solubilidad limitada y se necesitarían altas concentraciones.
FORMACIÓN DE LODOS
Es necesario que previamente la dureza del agua sea reducida a lo menos a 2 ppm, manteniendo la
alcalinidad ( pH 10 y 11). Esto conlleva a formar lodos no adherentes y que pueden ser eliminados
por la purga.
PREVENCIÓN POR ARRASTRE
El arrastre se realiza de dos formas diferente:
-
A elementos que se transportan mecánicamente, a través del vapor y/o por el agua
-
Y, a elementos que se volatilizan con la presión y temperatura.
En el primer caso, la sustancia problema, puede ser un sólido insoluble, por ejemplo, sílice SiO2, que
puede encontrarse finamente fragmentado y flotando en el agua de la caldera, Estas finas partículas
pueden posteriormente ser arrastrado por el vapor cuando se abre la llave de servicio en el Domo, o
bien, cuando se abre la válvula de alivio, donde incluso pueden llegar a incrustarse en el vástago de
ella, malogrando su operación, es decir, la válvula puede quedar pegada…………¡¡¡ situación muy
peligrosa!!!
En el segundo caso, es decir lo referido a elementos que se volatilizan, estos pueden ser sólidos
flotantes que por efecto de la alta presión y temperatura, alcanzan un cambio de fase.
El agua de reposición contiene una carga normal de sólidos disueltos (SD). Cuando se genera el
vapor, estos sólidos NO se evaporan sino que se van acumulando dentro de la caldera. Después de
un cierto período los sólidos disueltos (SD) alcanzan un nivel crítico. Cuando la caldera es de baja
presión, es decir, de 0 a 20 Atm, se recomienda que estos sólidos no superen los 3500 ppm o
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(mg/m3). Cuando la caldera sobrepasa este límite es probable que se genere espuma, y, la espuma
arrastra altos contenido de (SD) hacia la línea de vapor y hacia las trampas. Esto es lo que se conoce
como ciclo de concetración,
Si un agua de alimentación contiene una concentración de 175 ppm (SD), y el ciclo de concentración
se repite 20 veces alcanzara los 3500 ppm (SD) , que sería la cantidad recomendada para calderas
de baja presión.
Si la caldera es de alta presión, entonces la cantidad de (SD) debe disminuir, como lo muestra la
siguiente tabla.
Presión (psi)
 300
301- 450
451 - 600
601 - 750
751 - 900
901 - 1000
1001- 1500
2001- 3000
(SD)
máximo(ppm)
3500
3000
2500
2000
1500
1250
750
150
Alcalinidad
Máxima(ppm)
700
600
500
400
300
250
150
100
Dureza
Máxima
20
0
0
0
0
0
0
0
Para lograr el mejor control de los niveles de (SD), el operador debe abrir en forma periódica la
válvula de purga de la caldera. Cuando la caldera es de alta presión las purgas deberían ser
automáticas y continuas.
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EL TRATAMIENTO DE AGUA DE LA CALDERA
El tratamiento de aguas para calderas trata de reducir la dureza cálcica a valores inferiores a las 3
ppm. Para ello deberán cumplirse 3 etapas:
-
Ablandador por cal
Filtrado
Ablandador por resina de intercambio iónico
Ablandador por cal Ca(OH)2:
Corresponde a un depósito donde el agua se mezcla con los agentes químicos para producir la
precipitación de las sales causante de la dureza.
Este equipo reduce las sales cálcicas hasta unos 300 ppm
Los reactivos químicos son:
Ca(OH)2 : el pH del agua se hace muy básico provocando la precipitación de las sales disueltas.
Al2(SO4)3 = Sulfato de aluminio, actúa de floculante , de las sales formadas.
De todo este proceso se produce además un lodo que se recoge en el fondo del equipo (de forma
cónica), y se recoge por escurrimiento
El agua ablandada debe ser transferida a un estanque-pulmón.
FILTRADO
En esta etapa se elimina la turbidez del agua ablandada, haciéndola pasar por filtros de arena, como
lo indica la figura:
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